소개글
"열펌프 예비 및 결과 보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론
2. 실험 결과 및 분석
2.1. 각 온도별 지점에서의 엔탈피와 엔트로피 계산값
2.2. 이상적인 COP와 실제 COP의 비교 및 오차율
2.3. P-H 선도 분석
2.4. 성능계수 분석
3. 실험 결과 토의
3.1. 장치에 의한 오차 분석
3.2. 기록에 의한 오차 분석
3.3. 열펌프 성능 향상 방안
4. 결론
5. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
열펌프의 원리를 이해하고 실험을 통해 확인하는 것이 실험의 첫 번째 목적이다. 열펌프는 특정 장소의 열을 다른 곳으로 옮기는 데 사용되는 기계로, 열은 열평형에 도달할 때까지 자연적으로 고온에서 저온으로 흐르지만 열펌프는 이를 거슬러 저온에서 고온으로 열을 이동시킨다. 이상적인 Carnot cycle과 증기 압축 사이클을 이해하고 실험을 통해 구한 사이클과 비교하는 것이 실험의 두 번째 목적이다. 마지막으로 실험 Data를 통해 성능계수를 구하고 경향성을 파악하는 것이 실험의 세 번째 목적이다. 열펌프의 성능을 나타내는 지표인 성능계수를 도출하여 해석함으로써 열펌프의 동작 원리와 특성을 종합적으로 파악할 수 있다.
1.2. 실험 이론
열역학 제 2법칙에 따르면 고립계에서 총 엔트로피(무질서도)의 변화는 항상 증가하거나 일정하며, 절대로 감소하지 않는다. 또한 에너지의 이동과 전달에는 방향이 있다.
열펌프는 특정 장소의 열을 다른 곳으로 옮기는 데 사용하는 기계로, 냉동기관이라고도 한다. 열은 자연적으로 고온에서 저온으로 흐르지만, 열펌프는 이를 거슬러 저온에서 고온으로 열을 이동시킨다.
Carnot cycle은 2개의 등온과정과 2개의 단열과정으로 이루어진 완전 가역적인 방법으로 운전되는 매우 특별한 열기관의 사이클이다. Carnot cycle은 열기관 사이클 중 가장 이상적인 효율을 가지며, 실제로 실현할 수는 없지만 효율적인 기관을 제작하는 데 있어 방향을 제시한다.
증기 압축 사이클은 냉매를 이용하여 냉매의 증발, 응축 현상을 이용하여 공간을 차갑게 또는 덥게 하는 사이클이다. 이는 역 Carnot cycle을 기본으로 하여 저온에서 고온으로 열을 퍼올려 방출하는 사이클이다.
몰리에르 선도는 사이클의 각 부분에서 어떤 열역학적 상태의 냉매가 작동하고 있는지 알 수 있도록 만든 차트이다. 냉동 장치의 운전 중에 보통 측정할 수 있는 온도와 압력 값으로 냉매의 상태, 운전 상태, 이상 유무 등을 판단할 수 있다.
성능계수는 열펌프의 성능을 비교하는 기준으로, 방출된 열을 열펌프에 공급된 일로 나눈 값이다. 이상적인 Carnot cycle의 성능계수는 {T_{H}} over {T_{H} - T_{C}}로 표현되며, 증기 압축 사이클의 성능계수는 {H_{4} - H_{3}} over {H_{3} - H_{2}}로 나타낼 수 있다.
2. 실험 결과 및 분석
2.1. 각 온도별 지점에서의 엔탈피와 엔트로피 계산값
각 온도별 지점에서의 엔탈피와 엔트로피 계산값이다.
Heat controller 25°C에서의 각 지점의 엔탈피와 엔트로피 값은 다음과 같다. T1 지점에서의 엔탈피는 429.7 kJ/kg, 엔트로피는 1974.82 J/kgK이다. T2 지점에서의 엔탈피는 454.61 kJ/kg, 엔트로피는 1859.73 J/kgK이다. T3 지점에서의 엔탈피는 441.19 kJ/kg, 엔트로피는 1820.06 J/kgK이다. T4 지점에서의 엔탈피는 222.46 kJ/kg, 엔트로피는 1078.46 J/kgK이다. T5 지점에서의 엔탈피는 224.19 kJ/kg, 엔트로피는 1084.28 J/kgK이다. T6 지점에서의 엔탈피는 413.88 kJ...
참고 자료
J. M. Smith, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 8th edition, McGraw Hill, p173~174, p180
J. M. Smith, 화공열역학, 7판, 김화용 외 3명 공역, McGraw Hill, p141~145, 177, 199, 277~285, 301
김화용 외, 『화학공학열역학』, J. M. Smith 외, 맥그로힐코리아(2015), 277-279p
